Edward Lorenz, l'effet papillon

Edward Norton Lorenz
né le 23 mai 1917 à West Hartford, Connecticut, † le 16 avril 2008 à Cambridge

Lorenz découvre le principe fondateur de la théorie du chaos
Né en 1917 à West-Hartford (Connecticut), Edward Lorenz racontait que, enfant, il s'était « toujours intéressé aux nombres » et qu'il était « fasciné par les changements du temps ». Après des études de mathématiques au Dartmouth College (New Hampshire) et à l'Université d'Harvard (Massachusetts), il obtient, en 1948, un doctorat de météorologie au MIT. Une discipline à laquelle il avait décidé de se consacrer lorsqu'il était, durant la seconde guerre mondiale, météorologiste pour l'armée de l'air américaine. Nommé professeur au département de météorologie du MIT, il en sera responsable de 1977 à 1981, avant de prendre sa retraite en 1987.

Au début des années 1960, c'est en faisant tourner un modèle informatique de prévision du temps qu'il observe que des modifications infimes dans les paramètres initiaux peuvent aboutir, au final, à des résultats radicalement différents. Il en tire la conclusion, dans un article publié en 1963, qu'il est impossible de réaliser une prévision météorologique à long terme - au-delà de deux ou trois semaines - avec un degré de précision acceptable, étant donné d'une part les incertitudes inévitables dans les données fournies aux modèles, d'autre part la multiplicité des paramètres (vent, température, humidité...) à prendre en compte.

Il formalise ce constat l'année suivante en décrivant comment, en jouant sur quelques variables seulement, un comportement chaotique peut apparaître dans un système formellement très simple. La théorie du chaos est née. Elle devra sa notoriété à la fameuse question qu'il pose en 1972, lors d'une réunion de l'American Association for the Advancement of Science : « Le battement d'ailes d'un papillon au Brésil déclenche-t-il une tornade au Texas ? »

La formule fera florès. Mais elle sera souvent été interprétée, à tort, comme l'affirmation d'un principe de causalité, une petite cause pouvant avoir de grands effets. En réalité, elle souligne la sensibilité d'un système dynamique - atmosphérique ou autre - aux conditions initiales. Lorenz ajoute d'ailleurs : « Si le battement d'ailes d'un papillon peut déclencher une tornade, il peut aussi l'empêcher. »

Développements féconds

Pour certains historiens des sciences, Edward Lorenz a redécouvert plutôt que véritablement découvert la théorie du chaos. Dès la fin du XIXe siècle, le mathématicien français Henri Poincaré, qui travaillait sur le mouvement des planètes, avait pressenti que les systèmes déterministes n'avaient pas forcément un comportement prédictible, une erreur, même minime, dans la connaissance de l'état initial étant rapidement amplifiée. L'intuition de Poincaré ne fut pas reconnue à sa juste valeur par ses contemporains.

Lorenz, lui, bénéficia de l'émergence de l'informatique et des ordinateurs, dont la puissance de calcul donnait les moyens d'étudier des systèmes gouvernés par un très grand nombre de variables ou des opérations réitérées à l'infini. Ses travaux mirent toutefois plusieurs années à être assimilés par de multiples disciplines scientifiques, à commencer par les mathématiques, pour lesquelles ils ont eu des développements extrêmement féconds.

Membre de l'Académie des sciences américaine, colauréat du prix Crafoord 1983, Edward Lorenz avait reçu, en 1991, le prix Kyoto pour les sciences de la Terre et de la planète, couronnant « une découverte qui a entraîné l'un des changements les plus radicaux dans la conception humaine de la nature depuis Isaac Newton ».

Décrit par ses proches comme « un parfait gentleman et un modèle d'intelligence, d'intégrité et de modestie », cet amateur de ski de fond continuait, quelques semaines avant sa mort, à pratiquer la randonnée, tout en mettant la dernière main à un ultime article scientifique.

Remerciements à Pierre Le Hir in "Le Monde" 23 avril 2008

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